JP3070602B2 - 濾材用補強シ―ト、エアフィルタ用濾材およびエアフィルタ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、濾材用補強材、それを
用いたエアフィルタ用濾材およびエアフィルタ装置に関
し、特にスーパークリーンルームなどで、ＨＥＰＡ（Hi
ghEfficiency Particulate Air）、ＵＬＰＡ（Ultra Lo
w Penetration Air）または超ＵＬＰＡを得るためのエ
アフィルタ装置として好適に実施される。

【０００２】

【従来の技術】近年における科学技術の進歩および生活
様式の変化に伴い、清浄な空間や清澄な空気が必要とさ
れる場合が増えてきている。病院や住居内において清澄
な空気が望ましいのは当然であり、種々の空気清浄器が
用いられている。また、精密機械工業や食品産業におい
ても同様である。さらに、集積回路や半導体の製造、薬
品の製造、人工臓器などのメディカル関連製品の製造に
おいては、通常の清浄空間より遥かに少ない量の塵埃し
か許容されず、一般的にはＨＥＰＡ用エアフィルタ装
置、好ましくはＵＬＰＡ用エアフィルタ装置、より好ま
しくは超ＵＬＰＡ用エアフィルタ装置が必要とされてい
る。

【０００３】上述のような空気清浄用のエアフィルタ装
置は、清浄にすべき空気を通過させて塵埃を除去するフ
ィルタ用濾材から成るフィルタエレメントをエアフィル
タ装置に装着するようになっている。

【０００４】このフィルタエレメントの一例を図１８に
模式的に斜視図にて示す。フィルタエレメント１は、複
数の畝状部２を形成するように屈曲されたエア用濾材で
あるフィルタ材料３、たとえばガラス繊維の濾布から成
る。さらに、一般的にはフィルタ材料を均等に配置する
ためにスペーサ４が畝状部と畝状部との間に配置されて
いる（２つのみを例示的に図示）。このようなフィルタ
エレメント１の周囲を矩形のフレーム（図示せず）内に
気密的に結合してエアフィルタ装置とする。エアフィル
タ装置を通過する空気は、矢印で示すように、図１８の
右手後方からフィルタ材料３を通過して左手前方に向か
って流れる。このようなフィルタエレメントは、たとえ
ば「高機能フィルタの展開」（大阪ケミカル・リサーチ
シリーズＶＯＬ．５ ＮＯ．９ 大阪ケミカルマーケッ
ティングセンター発行）の４０〜４１頁に記載されてい
る。

【０００５】エアフィルタ装置の性能の判断基準のひと
つに濾過面積なる概念がある。より詳しくは、フィルタ
エレメントの単位体積当たりの濾過面積がエアフィルタ
装置の性能の尺度となる。一般的に、可能な限りコンパ
クトなフィルタエレメントが可能な限り大きい濾過面積
を有する態様が、小さい圧力損失で高性能を有する態様
として好ましい。

【０００６】図１８のフィルタエレメント１において
は、フィルタ材料３の総面積が濾過面積となる。このよ
うな構造のフィルタエレメントの性能を上げるために濾
過面積を増やすには、畝状部と畝状部との間隔、すなわ
ち、ピッチ（図１８の長さｐ）をできる限り小さくし
て、畝状部を襞状にすることが通常行われている。

【０００７】しかしながら、使用するフィルタ材料の種
類に応じて材料自体の可撓性の問題ゆえにピッチｐを小
さくするのには限界があり、また、あまりピッチを小さ
くすると隣接するフィルタ材料同士（または、セパレー
タが存在する場合はフィルタ材料とセパレータ）が接触
して空気の流路がいたずらに小さくなって圧力損失が大
きくなる要因となり好ましくない場合が多い。

【０００８】たとえば従来からエアフィルタに一般的に
使用されているガラス繊維の不織布をフィルタ材料とし
て使用する場合を考えると、厚さ０．５ｍｍの不織布を
使用して図１８の構造のフィルタエレメントを構成する
なら、ピッチは５ｍｍ程度が限界であると考えられる。
したがって、たとえば間口（図１８の長さａ×長さｂ）
が６１０ｍｍ×６１０ｍｍで、奥行き（図１８の長さ
ｃ）が１５０ｍｍのフィルタエレメントの場合、濾過面
積は約１６ｍ²となる。

【０００９】またガラス繊維をフィルタ材料として用い
ると、そのガラス繊維から微細な粉塵が発生する（特公
平３−３４９６７）。したがって清浄な空気を得る最良
の材料ではない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、コン
パクトであって、しかも濾過面積を大きくして圧力損失
を小さくし、さらに発塵が生じないようにしたエアフィ
ルタ装置、特にＵＬＰＡフィルタ装置、超ＵＬＰＡフィ
ルタ装置、それに用いるエアフィルタ濾材および濾材用
補強シートを提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、平均孔径０．
１〜５μｍ、平均フィブリル径０．０５〜０．２μｍ、
５．３ｃｍ／ｓｅｃの流速で空気を透過させるときの圧
力損失が１０〜７０ｍｍＨ₂Ｏであるポリテトラフルオ
ロエチレン２軸延伸多孔膜で構成されるエアフィルタ濾
材に重ねて熱融着されて使用される濾材用補強シートで
あって、外層に低融点合成樹脂を用い、内層に高融点合
成樹脂を用いる芯／鞘構造の繊維から成り、前記多孔膜
の平均孔径を超える孔径を有する不織布によって構成さ
れることを特徴とする濾材用補強シートである。

【００１２】本発明に従えば、外層に低融点合成樹脂を
用い、内層に高融点合成樹脂を用いる芯／鞘構造の繊維
から成る不織布によって構成された濾材用補強シートに
エアフィルタ濾材が熱融着される。これによって外層を
熱融着可能な温度にしても、内層は溶融しないため、熱
収縮が発生せず、一定の形状と微細な空隙とを保持でき
る。一方エアフィルタ濾材は、平均孔径０．１〜５μ
ｍ、平均フィブリル径０．０５〜０．２μｍのポリテト
ラフルオロエチレン２軸延伸多孔膜で構成されるので、
強度が小さく熱によって収縮変形し易い。したがって、
この濾材を前記性状を有する濾材用補強シートに熱融着
すれば、濾材用補強シートの形状に、収縮変形すること
なく熱融着できる。

【００１３】なお、濾材用補強シートの孔径が、多孔膜
（濾材）の平均孔径を超えることは、濾材によって空気
中の微粒子を捕集することを考えれば当然のことであ
る。

【００１４】また本発明は、平均孔径０．１〜５μｍ、
平均フィブリル径０．０５〜０．２μｍ、５．３ｃｍ／
ｓｅｃの流速で空気を透過させるときの圧力損失が１０
〜７０ｍｍＨ₂Ｏであるポリテトラフルオロエチレン２
軸延伸多孔膜で構成されるエアフィルタ濾材と、外層に
低融点合成樹脂を用い、内層に高融点合成樹脂を用いる
芯／鞘構造の繊維から成り、前記多孔膜の平均孔径を超
える孔径を有する不織布によって構成される濾材用補強
シートとを含み、エアフィルタ濾材に濾材用補強シート
を重ねて熱融着したことを特徴とするエアフィルタ濾材
である。

【００１５】本発明に従うエアフィルタ用濾材は、特に
ＵＬＰＡまたは超ＵＬＰＡに用いられる。このような高
度に清浄な空気を得るためには、０．１μｍφ以上のダ
ストを９９．９９９５％程度効率よく除去する必要があ
る。これに適したエアフィルタ濾材として、平均孔径
０．１〜５μｍ、平均フィブリル径０．０５〜０．２μ
ｍのポリテトラフルオロエチレン多孔膜が用いられる。
また効率よく空気中のダストを除去するため２軸方向に
面積倍率で少なくとも５０倍に延伸され、５．３ｃｍ／
ｓｅｃの流速で空気を透過させたときの圧力損失が１０
〜７０ｍｍＨ₂Ｏ以下とされる。このように延伸された
ポリテトラフルオロエチレン膜は、たとえば厚さ０．０
５〜１００μｍ、好ましくは０．５〜１５μｍと薄く、
強度が小さいので、濾材用補強シートに固着されて用い
られる。

【００１６】多孔膜を濾材用補強シートに完全に固着す
るために、濾材用補強シートの固着面を加熱溶融し、こ
れに多孔膜を熱融着する。この場合、多孔膜は、延伸さ
れて薄くなっており、熱によって収縮変形し易いので、
加熱しても形状を保持できる前記構成の濾材用補強シー
トに収縮変形することなく熱融着される。

【００１７】本発明のエアフィルタ用濾材では、濾材用
補強シートはポリテトラフルオロエチレン延伸多孔膜の
一方の面に熱融着されておればよいが、両面に重ねて熱
融着されることがポリテトラフルオロエチレン延伸多孔
膜を外力から保護する上で好ましい。

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】また本発明は、上記のエアフィルタ用濾材
を用いたことを特徴とするエアフィルタ装置である。

【００２４】本発明に従えば、前記エアフィルタ用濾材
を用いるので、濾過面積が大きく、空気の透過抵抗が小
さく、コンパクトで充分な強度を有するエアフィルタ装
置、特にＵＬＰＡフィルタ装置、超ＵＬＰＡフィルタ装
置を提供できる。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態の
エアフィルタ装置８の斜視図であり、図２はその一部の
拡大断面図である。このエアフィルタ装置８は、たとえ
ばスーパークリーンルームの天井に設けられ、矢符６で
示されるように、清浄化されるべき空気が供給され、清
浄化された空気は矢符７で示されるように本発明に従う
フィルタ装置８を経て室内に供給される。フィルタ装置
８は基本的には、剛性の支持板９と多数のフィルタエレ
メント１０とを有する。このようなフィルタ装置８は、
スーパークリーンルームの天井に設けられた筒体である
保護枠１１によってその周辺部の取付用フランジ３４が
支持されてその天井に固定される。保護枠１１の下部に
は美感の向上のために通気部材１２が設けられる。通気
部材１２は、多数の羽根が並置して設けられて構成され
てもよいけれども、パンチングメタルおよび網などによ
って構成されていてもよい。

【００２６】通気部材１２はまた、多数の通気孔が形成
されたシートまたはフィルムであってもよい。清浄化さ
れた空気は、このような通気部材１２によって、上述の
ように矢符７で示されるようにして、整流されて室内に
供給されることができるようになる。取付用フランジ３
４は、支持板９の流通孔１３が形成された領域よりも外
方に形成される。

【００２７】フィルタ装置８の支持板９は、たとえばエ
ポキシ、ウレタン、シリコン、およびアクリルなどの合
成樹脂から成ってもよく、あるいはまたアルミニウムお
よび鉄などのような金属製であってもよく、その他の材
料から成ってもよい。この支持板９には、多数の流通孔
１３が図３のようにたとえば千鳥状に形成される。各流
通孔１３の内径Ｄ１は、典型的にはたとえば４〜５ｍｍ
であり、隣接する流通孔１３の最小間隔Ｄ２は、たとえ
ば１ｍｍであってもよく、各流通孔１３の軸線は、仮想
線１４で示されるようにひし形の頂点位置にある。

【００２８】この実施の形態では、流通孔１３は千鳥状
に配置されたけれども、本発明の実施の他の形態とし
て、正方形または長方形の頂点位置に各流通孔１３の軸
線を配置するようにしてもよいけれども、上述の実施の
形態のように千鳥状に配置することによって、支持板９
の単位面積あたりにできるだけ多くの流通孔を形成し、
これによって濾過面積をできるだけ増大することができ
る。

【００２９】本発明によれば、フィルタエレメント１０
の内径は、たとえば２〜２０ｍｍφであり、好ましくは
２〜１０ｍｍφである。

【００３０】フィルタエレメント１０の内径が２ｍｍφ
未満では、後述の図７に関連して述べるように、マンド
レル２３を用いて製造する際に、そのマンドレル２３が
細くなり過ぎて、マンドレル２３が撓んでしまい、正確
なフィルタエレメント１０の製造が困難になってしまう
けれども、濾材１６が可撓性に富む構成であるときに
は、そのような製造時にマンドレル２３が撓むことを防
ぎ、さらに小径にすることも可能である。フィルタエレ
メント１０の内径が２０ｍｍφを超えると、できるだけ
小形で、しかもできるだけ大きい濾過面積を得るという
本発明の目的が達成されにくい。

【００３１】フィルタエレメント１０の一端部１０ａ
は、流通孔１３内に嵌入され、接着剤１５によって気密
に固定される。フィルタエレメント１０の他端１０ｂ
は、熱融着などによって閉塞される。

【００３２】フィルタエレメント１０の図２における上
下の軸線方向の長さは、希望によって選択することがで
きるけれども、実際には、たとえば約５０ｍｍ以上と
し、約３００ｍｍ未満とする。フィルタエレメント１０
をもっと長くしてもよいけれども、そのようにしても、
フィルタ装置全体としての構造抵抗が大きくなり、した
がって過度に長くしても意味がない。フィルタエレメン
ト１０は、５０ｍｍ未満に短く形成してもよい。

【００３３】フィルタエレメント１０は、図２の拡大図
に示すように、補強シート１８に固定された多孔膜１７
とから成り、図４に示される濾材１６を用いて後述の図
７のようにスパイラル巻きして筒状に構成される。多孔
膜１７は、平均孔径０．１〜５μｍであって、かつ５．
３ｃｍ／ｓｅｃの流速で空気を透過させたときの圧力損
失が１０〜２００ｍｍＨ₂Ｏの範囲で実施可能であり、
好ましくは後述の表１のように、１０〜１００ｍｍＨ₂
ＯであるＰＴＦＥから成る。

【００３４】このようなＰＴＦＥから成る多孔膜は、Ｐ
ＴＦＥ半焼成体を二軸方向に伸張面積倍率で少なくとも
５０倍に延伸し、ＰＴＦＥの融点以上の温度で熱処理す
ることによって、多孔膜が圧倒的にフィブリルから成
り、すなわち走査型電子顕微鏡写真の画像処理によるフ
ィブリルと結節の面積比が９９：１〜７５：２５であ
り、平均フィブリル径が０．０５μｍ〜０．２μｍであ
り、結節の最大面積が２μｍ²以下であり、さらに平均
孔径が０．２〜０．５μｍであるＰＴＦＥ多孔膜であ
る。ＰＴＦＥから成る多孔膜によれば、たとえば０．１
μｍφ以上のダストを、９９．９９９５％除去すること
ができる。

【００３５】上述のように、ＰＴＦＥ半焼成体を二軸方
向に伸張面積倍率で少なくとも５０倍、好ましくは少な
くとも７０倍、さらに好ましくは少なくとも１００倍延
伸し焼成した延伸多孔体の構造は、ほとんど結節のない
微細な繊維から成る特有な膜構造を有する。しかも、そ
のようにして製造したＰＴＦＥ多孔膜の平均孔径はきわ
めて小さく、通常０．５μｍ〜０．２μｍであり、さら
に膜の厚みは、延伸前の２０分の１（半焼成体の元の厚
みがたとえば１００μｍなら、延伸焼成後５μｍとな
る）〜５０分の１程度に減少している。

【００３６】本発明におけるＰＴＦＥから成る多孔膜１
７の各パラメータの好ましい範囲および特に好ましい範
囲をまとめて表１に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】多孔膜１７の実施可能な膜厚は、表１の範
囲が好ましい範囲であるけれども、本発明に従って実施
可能な範囲は、０．０５〜１００μｍ、好ましくは０．
０５〜１０μｍの範囲である。またその平均孔径は、表
１のとおりであるけれども、本発明に従って実施可能な
範囲は０．１〜５μｍである。

【００３９】従来から偏平な濾材としてもガラス繊維か
ら成るものがあるけれども、このようなガラス繊維から
成る濾材を図６〜図９に示される方法で筒状に形成して
フィルタエレメントを製造しようとしたとき、その濾材
を滑らかに弯曲させることができず、鋭角または鈍角を
成して角張って折れた角隅部が形成されてしまう。これ
によって発塵し、また濾過すべき空気中に含まれている
粉塵が、濾過されずに、その角隅部の比較的大きな間隙
を通り抜けてしまい、空気を清浄化することが困難にな
る。上述の本発明に従う濾材１６は、このような問題を
解決する。

【００４０】上述の各特性の測定方法を説明する。平均孔径 ＡＳＴＭ Ｆ−３１６−８６の記載に準じて測定される
ミーンフローポアサイズ（ＭＦＰ）を平均孔径とした。
実際の測定は、コールター・ポロメーター（Ｃｏｕｌｔ
ｅｒ Ｐｏｒｏｍｅｔｅｒ）［コールター・エレクトロ
ニクス（Coulter Electronics）社（英国）製］で測定
を行った。

【００４１】膜厚 株式会社ミツトヨ製１Ｄ−１１０ＭＨ型膜厚計を使用
し、多孔膜を５枚重ねて全体の膜厚を測定し、その膜厚
を５で割り、得られた値を１枚の膜の膜厚とした。

【００４２】圧力損失 多孔膜を直径４７ｍｍの円形に切り出し、透過有効面積
１２．６ｃｍ²のフィルタホルダにセットし、これの入
口側を０．４ｋｇ／ｃｍ²に加圧し、出口側から出る空
気の流量を上島製作所製流量計で多孔膜透過流速を５．
３ｃｍ／秒に調節し、そのときの圧力損失をマノメータ
ーで測定した。

【００４３】焼成度 本発明のＰＴＦＥ半焼成体の焼成度は次のようにして決
定される。

【００４４】まず、ＰＴＦＥ未焼成体から３．０±０．
１ｍｇの試料を秤量して切取り、この試料を用いてまず
結晶融解曲線を求める。同様にＰＴＦＥ半焼成体から
３．０±０．１ｍｇの試料を秤量して切取り、この試料
を用いて結晶融解曲線を求める。

【００４５】結晶融解曲線は、示差走査熱量計（以下
「ＤＳＣ」という。たとえば島津製作所社製ＤＳＣ−５
０型）を用いて記録する。まずＰＴＦＥ未焼成体の試料
を、ＤＳＣのアルミニウム製パンに仕込み、未焼成体の
融解熱および焼成体の融解熱を次の手順で測定する。

【００４６】（１）試料を５０℃／分の加熱速度で２５
０℃に加熱し、次いで１０℃／分の加熱速度で２５０℃
から３８０℃まで加熱する。この工程において現われる
吸熱カーブのピーク位置を「ＰＴＦＥ未焼成体の融点」
または「ＰＴＦＥファインパウダーの融点」と定義す
る。

【００４７】（２）３８０℃まで加熱した直後、試料を
１０℃／分の冷却速度で２５０℃に冷却する。

【００４８】（３）試料を再び１０℃／分の加熱速度で
３８０℃に加熱する。加熱工程（３）において現われる
吸熱カーブのピーク位置を「ＰＴＦＥ焼成体の融点」と
定義する。

【００４９】続いてＰＴＦＥ半焼成体について結晶融解
曲線を工程（１）に従って記録する。

【００５０】ＰＴＦＥ未焼成体、焼成体、半焼成体の融
解熱は吸熱カーブとベースラインとの間の面積に比例
し、島津製作所社製ＤＳＣ−５０型では解析温度を設定
すれば自動的に計算される。

【００５１】そこで焼成度は次の式によって計算され
る。 焼成度 ＝（ΔＨ₁−ΔＨ₃）／（ΔＨ₁−ΔＨ₂） ここで、ΔＨ₁はＰＴＦＥ未焼成体の融解熱、ΔＨ₂はＰ
ＴＦＥ焼成体の融解熱、ΔＨ₃はＰＴＦＥ半焼成体の融
解熱である。

【００５２】画像解析 フィブリルと結節の面積比、平均フィブリル径、最大の
結節面積は次に示す方法で測定した。

【００５３】多孔膜表面の写真を走査型電子顕微鏡（日
立Ｓ−４０００型蒸着は日立Ｅ１０３０型）で撮る（Ｓ
ＥＭ写真。倍率１０００倍〜５０００倍）。この写真を
画像処理装置（ラトック・エンジニアリング株式会社イ
メージ・コマンド（ImageCommand）４１９８、ＴＶＩＰ
−４１００）に取り込み、結節とフィブリルに分離し、
結節のみから成る像と繊維のみから成る像を得る。結節
のみから成る像を演算処理することで最大の結節面積を
求め、フィブリルのみから成る像を演算処理しフィブリ
ルの平均径を求めた（総面積を総周長１／２で割る）。

【００５４】フィブリルと結節の面積比は、フィブリル
像の面積の総和と結節像の面積の総和の比から求めた。

【００５５】補強シート１８は、多孔膜１７の前記平均
孔径を超える孔径を有し、その多孔膜１７に重ねて、熱
融着によって固定される。この補強シート１８は、芯／
鞘構造の合成繊維から成る不織布によって構成される。
この合成繊維１９は、図５に示されるように外層２０と
内層２１とから成る。外層２０は多孔膜を熱融着するた
めに低融点（たとえば約１２０℃）の合成樹脂から成
り、内層２１は、前記熱融着時の熱収縮を防いで加熱時
の空隙を保つために高融点合成樹脂から成り、たとえば
表２に示される組合せ１〜４が例示される。

【００５６】

【表２】

【００５７】このような芯／鞘構造を有する合成繊維１
９は、不織布に構成される。外層２０は内層２１に比べ
て低い融点を有し、これによって接着剤なしで多孔膜１
７を熱融着して固定することができるという利点があ
る。内層２１は外層２０に比べて高い融点を有し、外層
２０の熱溶融時に、内層２１は溶融しないので、収縮せ
ず、したがって補強シート１８としての形状を保持し、
しわの発生による多孔膜１７の欠陥を生ぜず、その微細
な空隙が塞がってしまうことがない。

【００５８】図６および図７は、フィルタエレメント１
０を製造する工程を説明するための斜視図である。図６
に示される濾材１６の補強シート１８の幅方向の端部の
長さｅ，ｆ（この実施の形態ではｅ＝ｆ）を図７に示さ
れる熱融着状でスパイラル巻きして、筒状のフィルタエ
レメント１０を構成する。図７に示されるように直円筒
状のマンドレル２３を回転自在に設けておき、濾材１６
のロール２４を、矢符２５方向の制動力を作用しつつ、
マンドレル２３にスパイラル巻きし、このときマンドレ
ル２３に巻付けられた濾材１６の外周面は無端状ベルト
２６ａによって回転駆動され、ロール２４から供給され
る濾材１６の幅方向の一方の端部の前述した図６におけ
る長さｅで示される領域にはノズル２６によって熱風が
吹付けられ、熱遮蔽板３２は、熱風が吹付けられる範囲
を制限し、こうして補強シート１８を構成する合成繊維
１９の外層２０が溶融軟化され、フィルタエレメント１
０が形成される。ベルト２６ａおよびマンドレル２３の
それぞれ濾材１６に作用する摩擦係数、正確には運動摩
擦係数の差によってスパイラル巻きのフィルタエレメン
ト１０が形成される。つまり、ベルト２６ａと濾材１６
との間に生じる摩擦抗力が、マンドレル２３と巻付けら
れた濾材１６との間に生ずる摩擦抗力よりも大きいこと
によって、スパイラル巻きされたフィルタエレメント１
０が形成されてマンドレル２３から巻出される。

【００５９】図８は、図７における切断面線ＶＩＩＩ−
ＶＩＩＩから見た一部の断面図である。ノズル２６から
噴射される熱風によって濾材１６の補強シート１８は長
さｅにわたって溶融され、ロール２４に作用する矢符２
５方向の制動力によって多孔膜１７に押圧され、加熱圧
着されることになる。この補強シート１８の長さｅにわ
たる部分の加熱圧着によって、その長さｅにわたる部分
の空隙が塞がれ、気密性が達成される。図８における濾
材１６の幅方向の長さｅにわたる補強シート１８の空隙
を塞いで気密にする代りに、その長さｅを、補強シート
１８の厚みｇよりも大（ｅ＞ｇ）に選ぶようにしてもよ
い。

【００６０】フィルタエレメント１０を、上述のように
スパイラル巻きして形成されることができるようにする
ために、多孔膜１７が外になるように、したがって補強
シート１８が内になるようにして、ベルト２６による加
熱融着を可能にしている。

【００６１】マンドレル２３の外径は、フィルタエレメ
ント１０の内径に対応して２〜２０ｍｍφに選ばれる。
このフィルタエレメント１０の内径が小さいと、マンド
レル２３が撓み、したがって加工が困難となり、また大
きいと、濾過面積が減少する。

【００６２】図１に示される実施の形態において、支持
板９の長さＬ１×長さＬ２が６１０ｍｍ×６１０ｍｍ
で、フィルタエレメント１０の支持板９から突出した長
さＨが１５０ｍｍのフィルタ装置８を構成し、図３のＤ
１＝４．０ｍｍ、Ｄ２＝１ｍｍに設定した場合、濾過面
積は約２３ｍ²となる。このことから、前述の図１８に
関連して述べた濾過面積約１６ｍ²の先行技術に比べ
て、明らかに濾過面積が大きくできることが確認され
る。

【００６３】図２に示されるように、キャップ３１を、
フィルタエレメント１０の一端１０ａに嵌合することに
よって、多数のフィルタエレメント１０のうちのいくつ
かを選択的に閉じることができる。これによって欠損の
あるフィルタエレメントを閉じたり、希望する濾過特性
を得ることができる。

【００６４】本発明の実施の他の形態としてノズル２６
から熱風を吹付けて熱融着を行う代りに、接着剤を長さ
ｅにわたる範囲において付着して接着するようにしても
よい。

【００６５】図９は、本発明の実施の他の形態の一部の
斜視図である。濾材１６を、スパイラル巻きにする代り
に、濾材１６の長手方向を、形成される筒の軸線に垂直
にして直円筒状に形成し、熱融着による固定または接着
剤を用いる固定によって、円筒状にフィルタエレメント
１０を構成してもよい。

【００６６】図１０は、フィルタエレメント１０の端部
１０ｂの一部を拡大して示す断面図である。フィルタエ
レメント１０の軸線方向の端部がつぶされて、内層であ
るシート１８が相互に熱融着されて気密に閉塞される。

【００６７】図１１は、本発明の実施の他の形態の一部
の断面図である。この実施の形態では、前述の実施の形
態に類似するけれども、注目すべきは支持板９の流通孔
１５に、フィルタエレメント１０の連通した両端部１０
ａ，１０ｂを嵌入して接着剤などを用いて固定される。

【００６８】本発明の実施のさらに他の形態は、図１２
に示される。この実施の形態では、フィルタエレメント
１０の弯曲が容易に可能となるように、蛇腹状の弯曲部
分２９が形成される。

【００６９】図１３は本発明の実施の他の形態のエアフ
ィルタ装置３５の全体の斜視図であり、図１４はそのフ
ィルタ装置３５の一部を拡大して示す断面図である。こ
の実施の形態は、前述の図１〜図１０に示される実施の
形態に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。
このフィルタ装置３５は前述の実施の形態と同様に基本
的には、多数の流通孔１３を有する支持板９と、その各
流通孔１３に挿通する筒状のフィルタエレメント１０と
を含む。フィルタエレメント１０の軸線方向の一方の端
部１０ａは、各流通孔１３を挿通して、支持板９の厚み
方向の一方側（図１４の上方）に突出する。フィルタエ
レメント１０は、支持板９の厚み方向の他方側（図１４
の下方）に突出して延び、その軸線方向の他方の端部１
０ｂは、閉塞される。フィルタエレメント１０の具体的
な構成は、前述の実施の形態と同様である。

【００７０】支持板９の厚み方向の前記一方側の表面
（すなわち図１４の上面）には、平面視が矩形の堰３６
が固定される。この堰３６は、支持板９の流通孔１３が
形成された領域３７を外囲し、枠状に形成される。

【００７１】図１５は、図１４のセクションＸＶの拡大
断面図である。前述の堰３６によって囲まれかつ支持板
９の流通孔１３が形成された領域３７には、フィルタエ
レメント１０相互間に接着剤３８が充填される。この接
着剤３８はフィルタエレメント１０の端部１０ａの外層
である多孔膜１７に密着し、かつ流通孔１３に入り込
み、こうして多孔膜１７の外周面と流通孔１３の内周面
との間隔を閉塞し、図１５の上方からの清浄化すべき空
気が漏洩することを防ぎ、フィルタエレメント１０の内
部に確実に導いて濾過することが可能になる。このよう
な接着剤３８は、多孔膜１７の外周面と流通孔１３の内
周面との間の間隙から図１５の下方に垂れて流出するこ
とがない程度の粘度を有し、いわゆるチキソトロピック
性（剪断速度依存性）を有するものが好ましく、たとえ
ばエポキシ系接着剤が好適する。この接着剤３８の粘度
またはチキソトロピックインデックスは、たとえば２９
０ポイズ（ＰＯＩＳＥ）である。

【００７２】支持板９の厚み方向の他方側の表面（図１
４の下面）には、筒体である保護枠１１が固定される。
この保護枠１１は、フィルタエレメント１０の外方を囲
み、外力によってフィルタエレメント１０が損傷するこ
とを防いで、フィルタエレメント１０を保護する。

【００７３】支持板９の流通孔１３が形成された領域３
７よりも外方の領域、すなわち堰３６よりも外の領域
は、取付用フランジ３９である。このフランジ３９には
取付孔４０が形成され、取付孔４０にビス４１が挿通
し、ガスケット４２を介して天井板４３に本件フィルタ
装置３５が固定される。その他の構成は、前述の実施の
形態と同様である。

【００７４】本発明の実施のさらに他の形態として、フ
ィルタエレメント１０内には、吸着剤を参照符４９で示
すように充填してもよい。吸着剤４９は、たとえば脱臭
用活性炭の粉末、繊維などであってもよく、あるいはま
たＮＯｘ，ＳＯｘを吸着する吸着剤であってもよく、そ
の他の気体または微細な液体を除去する吸着剤であって
もよい。このようにフィルタエレメント１０内に吸着剤
を充填することによって、清浄化されるべき空気に含ま
れている不所望な気体または微細な液体を除去すること
ができるとともに、その除去のための構成を簡略化する
ことができる。従来では、このような不所望な気体また
は液体を吸着するために、クリーンルームなどの部屋の
空気の循環経路の途中に吸着剤を含む吸着手段を介在し
ているけれども、そのようにすれば構成が大形化すると
いう問題がある。フィルタエレメント１０内に上述のよ
うに吸着剤４９を充填することによって、この問題を解
決し、構成の簡略化を図ることが可能となる。

【００７５】図１６は本発明の他の実施の他の形態のフ
ィルタエレメント４４の一部を示す断面図であり、この
図１６は前述の実施の他の形態の図８に対応している。
濾材４５は多孔膜４６と、その多孔膜４６の両側に重ね
てサンドイッチされて固定される内側の補強シート４７
と外側の補強シート４８とから成る。多孔膜４６は前述
の多孔膜１７と同様な構成を有し、また各補強シート４
７，４８は前述のシート１８と同様な構成を有する。す
なわち補強シート４７，４８は、多孔膜４６の孔径より
も大きい孔径を有し、熱溶融性合成樹脂から成る。この
ような濾材４５は、前述の図７と同様な製造方法によっ
てスパイラル巻きとされて筒状に形成される。図１６に
おいて濾材４５の内側の補強シート４７と外側の補強シ
ート４８とは、軸線方向の長さｅ１にわたって、加熱圧
着され、その長さｅ１にわたる部分の空隙が防がれ、気
密性が達成される。

【００７６】このような図１６に示されるフィルタエレ
メント４４によれば、多孔膜４６が一対の補強シート４
７，４８によってサンドイッチされて構成されるので、
多孔膜４６にピンホールなどの傷が付くことが防がれ
る。また前述のように長さｅ１にわたって内側の補強シ
ート４７と外側の補強シート４８とが熱融着されるの
で、接着強度が向上するという優れた効果もまた達成さ
れる。このことを前述の図９のように、濾材４５を筒状
になるように部分的に重ねて熱融着した構成においても
また同様である。こうして特に外側の補強シート４８
は、外力によって多孔膜４６が損傷することを防いで保
護するとともに、図１６のように内側の補強シート４７
と熱融着するときの接着強度を向上する働きを果たす。

【００７７】図１７は、上述のように筒状に形成された
フィルタエレメント４４の下方の端部４４ｂを示す断面
図である。フィルタエレメント４４の端部４４ｂは、つ
ぶされて、一対の補強シート４７，４８のうち、内側の
補強シート４７が相互に熱融着され、長さｅ２にわたっ
て気密に閉塞される。このようにして内側の補強シート
４７は、端部４４ｂにおける気密な閉塞のための熱融着
の働きを達成するとともに、特に図７に関連して述べた
ようにマンドレル２３を用いてスパイラル巻きして筒状
にフィルタエレメント４４が形成されるとき、多孔膜４
６がマンドレル２３に直接に接触して損傷することを防
ぎ、多孔膜４６を保護する働きを果たす。

【００７８】図１６および図１７に示されるフィルタエ
レメント４４において、多孔膜４６の厚みはたとえば１
０〜１００μｍであってもよく、特にその多孔膜４６の
厚みがたとえば１００μｍを超えるときには、外側のシ
ート４８は省略されることができ、このようにシート４
８を省略したとき、前述の実施の形態におけるフィルタ
エレメント１０と同様な構成となる。内側のシート４７
および外側のシート４８の厚みはそれぞれ０．１０ｍｍ
〜０．５０ｍｍであってよく、たとえば内側シート４７
の厚みは、０．２６ｍｍであり、また外側のシート４８
の厚みは、たとえば０．１６ｍｍである。

【００７９】図１６および図１７に示される実施の形態
において、フィルタエレメント４４内に前述の実施の形
態と同様に吸着剤４９を充填してもよい。

【００８０】

【００８１】

【００８２】本発明の考え方によれば、補強シート１
８；４７，４８は、その少なくとも外周面が熱溶融性合
成樹脂から成ることが必要であり、内部は熱溶融性合成
樹脂以外のの材料から成ってもよい。

【００８３】

【発明の効果】以上のように請求項１に記載の本発明に
よれば、外層に低融点合成樹脂を用い、内層に高融点合
成樹脂を用いる芯／鞘構造の繊維から成る不織布によっ
て構成された濾材用補強シートにエアフィルタ濾材が熱
融着されるので、熱によって濾材用補強シートが変形せ
ずエアフィルタ濾材が濾材用補強シートの形状に、熱融
着される。

【００８４】また請求項２に記載の本発明によれば、高
い清浄度の空気を効率よく得るためにエアフィルタ用濾
材には、平均孔径０．１〜５μｍ、平均フィブリル径
０．０５〜０．２μｍのポリテトラフルオロエチレン２
軸延伸多孔膜がエアフィルタ濾材として用いられる。こ
のような多孔膜は、強度が小さく濾材用補強シートに熱
融着して用いる必要がある。熱融着時の熱によって多孔
膜は収縮変形し易い。前記構成の濾材用補強シートを用
いれば、熱によって変形しない濾材用補強シートに多孔
膜は収縮変形することなく熱融着される。

【００８５】また請求項３に記載の本発明によれば、前
記エアフィルタ用濾材を用いるので、空気透過抵抗の少
なく、コンパクトで、高い清浄度の空気が得られるエア
フィルタ装置を提供できる。

【００８６】

【００８７】

【００８８】

【００８９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態のフィルタ装置８の斜視
図である。

【図２】図１に示されるフィルタ装置８の一部の拡大断
面図である。

【図３】フィルタ装置８の平面図である。

【図４】フィルタエレメント１０を構成する濾材１６の
斜視図である。

【図５】補強シート１８を構成する芯／鞘構造の繊維の
断面図である。

【図６】スパイラル巻きして構成されるフィルタエレメ
ント１０を形成するための濾材１６を示す斜視図であ
る。

【図７】補強シート１８をスパイラル巻きして製造する
工程を示す斜視図である。

【図８】図７における切断面線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩから
見た一部の断面図である。

【図９】本発明の実施の他の形態のフィルタエレメント
１０の斜視図である。

【図１０】フィルタエレメント１０の端部１０ｂの拡大
断面図である。

【図１１】本発明の実施のさらに他の形態のフィルタ装
置の一部の断面図である。

【図１２】本発明の実施のさらに他の形態のフィルタ装
置の一部の断面図である。

【図１３】本発明の実施の他の形態のフィルタ装置３５
の全体の構成を示す斜視図である。

【図１４】図１３に示されるフィルタ装置３５の一部の
断面図である。

【図１５】図１４のセクションＸＶの拡大断面図であ
る。

【図１６】本発明の実施の他の形態のフィルタエレメン
ト４４の図８に対応する一部の断面図である。

【図１７】図１６に示されるフィルタエレメント４４の
端部４４ｂの拡大断面図である。

【図１８】先行技術の一部の斜視図である。

【符号の説明】

８ フィルタ装置 ９ 支持板 １０ フィルタエレメント １３ 流通孔 １６ 濾材 １７ 多孔膜 １８ 補強シート １９ 合成繊維 ２０ 外層 ２１ 内層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−24573（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−52610（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−22881（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−80579（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−125320（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 39/16,46/54 B01D 53/22,71/36

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平均孔径０．１〜５μｍ、平均フィブリ
   ル径０．０５〜０．２μｍ、５．３ｃｍ／ｓｅｃの流速
   で空気を透過させるときの圧力損失が１０〜７０ｍｍＨ
   ₂Ｏであるポリテトラフルオロエチレン２軸延伸多孔膜
   で構成されるエアフィルタ濾材に重ねて熱融着されて使
   用される濾材用補強シートであって、 外層に低融点合成樹脂を用い、内層に高融点合成樹脂を
   用いる芯／鞘構造の繊維から成り、前記多孔膜の平均孔
   径を超える孔径を有する不織布によって構成されること
   を特徴とする濾材用補強シート。
2. 【請求項２】 平均孔径０．１〜５μｍ、平均フィブリ
   ル径０．０５〜０．２μｍ、５．３ｃｍ／ｓｅｃの流速
   で空気を透過させるときの圧力損失が１０〜７０ｍｍＨ
   ₂Ｏであるポリテトラフルオロエチレン２軸延伸多孔膜
   で構成されるエアフィルタ濾材と、 外層に低融点合成樹脂を用い、内層に高融点合成樹脂を
   用いる芯／鞘構造の繊維から成り、前記多孔膜の平均孔
   径を超える孔径を有する不織布によって構成される濾材
   用補強シートとを含み、 エアフィルタ濾材に濾材用補強シートを重ねて熱融着し
   たことを特徴とするエアフィルタ濾材。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のエアフィルタ濾材を用
   いたことを特徴とするエアフィルタ装置。